子午线轮胎滚动阻力与温度场非线性有限元分析

提出用非线性有限元法分析子午线轮胎滚动阻力和温度场的方法。总的有限元程序由３个模块组成;变形模块,进行轮胎稳态结构分析以得到轮胎的变形和应力－应变循环;损耗模块,进行轮胎的能量损耗和热生成率分析;热模块,进行轮胎的温度场分析。３个模块联合运用和迭代计算可以进行轮胎热、力耦合分析,预报轮胎的滚动阻力,内部温度场,应力－应变,变形和接地面信息,从而为轮胎设计提供依据。     

子午线轮胎稳态滚动的有限元分析

以子午线轮胎11.00R20为例,考虑轮胎变形的几何非线性,以及轮胎与地面、轮胎与轮辋的大变形非线性接触等,建立子午线轮胎稳态滚动的有限元分析模型。对轮胎进行了静负荷工况以及稳态滚动工况下的受力分析、接地特性分析等。并提取了轮胎的滚动半径。研究结果有利于了解轮胎的力学特性,以便进一步优化轮胎结构,提高轮胎性能。     

子午线轮胎结构温度场分布的三维有限元分析

介绍了子午线轮胎结构温度场的有限元分析方法,并分析了９．００Ｒ２０子午线轮胎在特定条件下的温度场分布,给出了轮胎温度场分布图和温度分布曲线。采用该分析方法可以预测轮胎在工作状态下的温度场,了解轮胎使用时内部的生热情况及可能的破坏行为,以便对轮胎结构及配方进行优化。     

滚动轮胎稳态温度场的有限元计算

建立分析滚动子午线轮胎稳态温度场的有限元模型．采用Galerkin加权余量法求解轮胎的导热偏微分方程，得到轮胎内部温度场分布情况．并与相同工况下的实际轮胎测温结果进行对比。结果表明，该有限元模型是合理的，可以用来指导轮胎结构设计和胶料配方设计等。     

无内胎全钢轻型载重子午线轮胎稳态滚动温度场有限元分析

采用轮胎专用有限元分析软件TYSYS,在额定负荷及超负荷条件下,对比分析0°带束层和4层带束层结构265/70R19.5无内胎全钢轻型载重子午线轮胎稳态滚动的温度场分布.分析结果表明,在高负荷条件下,0°带束层结构更有利于轮胎使用.室内试验结果表明,0°带束层结构可以大幅提高轮胎的耐久性能及高速性能,证明了有限元仿真计算的正确性.     

子午线轮胎稳态滚动的有限元分析

考虑轮胎变形的几何非线性及轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触等,建立稳态滚动子午线轮胎结构的有限元分析模型.由本研究有限元模型所预测的轮胎最大截面宽度和受力状态与实际情况相符,证明该模型有效和可靠.     

不同路况对轮胎稳态滚动影响的有限元分析

采用Abaqus有限元分析软件建立11.00R20轮胎的三维稳态滚动模型。根据不同路面附着因数和滑移率的关系曲线定义相关参数,模拟干燥沥青路面、土路及薄雪覆盖路面轮胎行驶过程,重点分析轮胎在不同行驶路况下从静态接地、制动、自由滚动到驱动整个过程中接地法向应力、剪切应力和轮胎自由滚动半径的变化。结果表明,无论是制动还是驱动,路面越光滑,轮胎的接地法向应力和剪切应力分布越均匀,最大法向应力和剪切应力越小,自由滚动角速度越大,自由滚动半径越小。     

斜交轮胎接地工况的有限元分析

考虑轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面的接触非线性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性、橡胶基复合材料的各向异性及轮胎与地面接触滑动摩擦的非线性，建立斜交轮胎有限元分析模型。以此模型分析了轮胎在静态、稳态滚动及滚动侧偏工况下的接地特性。     

子午线轮胎稳态滚动有限元分析

以MSC．Marc软件为平台，建立子午线轮胎的三维非线性稳态滚动有限元模型。在模型计算中，考虑了轮胎的静态载荷施加过程、自由滚动过程、完全刹车滑动过程、防抱死刹车过程和牵引过程，得到了轮胎接地面的接触应力分布情况及轮胎牵引力与转速之间的关系等结果，有利于进一步了解轮胎的动态性能。     

子午线轮胎稳态温度场的数值模拟分析

根据子午线轮胎的结构特性．建立了轮胎滚动状态下稳态热学分析模型．对205／75R15轮胎进行分析，给出了温度场分布云图和温度分布曲线。计算结果较真实地反映了轮胎的热状况，为优化轮胎结构、改进胶料配方设计提供了可靠的依据。     

轮胎硫化过程的有限元分析

开发了能够较准确地数值模拟轮胎硫化过程的有限元分析软件。该软件考虑了轮胎材料的非均质性、橡胶基复合材料传热性能的各向异性、轮胎硫化时橡胶材料伴有的反应生热以及轮胎硫化的实际加温历程。对某载重子午线轮胎的硫化过程进行的仿真计算得到的数值表明该有限元数值仿真软件有效、可靠。     

红外测温技术在滚动轮胎表面温度场测试中的应用

介绍了红外测温技术的特点及其在滚动轮胎表面温度场测试中的应用。红外测温技术是依据物体发出的红外辐射能量与物体温度之间的关系进行温度测量的,它具有快速、非接触、不破坏被测温度场及测量精度高等优点。应用双向红外测温系统进行了载重轮胎9.00-2014PR滚动表面温度场分布的测定,其数据表面,轮胎各部位温升大小不同;胎冠最大、胎侧次之、胎圈较小、胎肩最小,与实际情况基本符合。     

385/65R22.5轮胎轮廓优化有限元分析

利用有限元分析方法对385/65R22.5轮胎进行轮廓优化设计。增大轮胎行驶面和带束层宽度及胎肩内轮廓的曲率半径,可有效降低带束层端部的应力集中程度,同时明显改善轮胎的接地形状和接地压力分布。成品试验证明,优化设计轮胎的耐久性能和高速性能明显提高。     

轮胎滚动温度场分布研究

分析了轮胎载荷、内压以及速度对轮胎热生成率的影响,计算了195／60HR14轮胎花纹沟底部、胎肩和胎趾3个热点在不同条件下的热生成率。通过对轮胎表面空气流动形态和速度分布的分析建立了轮胎外表面的热边界模型,并采用该模型预报了195／60HR14轮胎的温度场。     

滚动轮胎温度场的有限元模拟计算

在轮胎热学稳态分析的基础上，利用有限元非线性分析功能，开发滚动轮胎温度场有限元模拟计算软件。该软件建立在以下4个假设基础上：①轮胎处于动态平衡时的稳态温度场；②将轮胎的形状看作以旋转轴轴对称；③导热系数和比热容等物性视为常数；④不计轮胎接地时以热传导形式发生的接触热量传递。实例验证表明，数值模拟计算结果与实际测试结果的变化趋势基本一致。     

建立轮胎有限元结构分析模型应注意的问题

介绍在进行轮胎有限元结构分析时建立正确的力学模型应注意的问题：对于轮胎中的橡胶材料和橡胶－帘线复合材料，要准确描述和正确输入其材料特性；对于轮胎存在的大变形和接触问题，需采用合理的单元进行模拟；为预测轮胎的局部力学行为，应采用三维实体单元模拟，并在接地区附近采用细化网格。     

带束层对子午线轮胎均匀性影响的有限元分析

以ANSYS通用分析软件为工具，以载重子午线轮胎9．00R20为例，采用层、体和接触单元建立子午线轮胎的三维有限元模型。分析在静态条件下子午线轮胎带束层厚度变化、左右偏移量以及局部密度变化对轮胎径向力波动和侧向力波动的影响。结果表明，在一定充气压力和下沉量下，轮胎径向力随带束层厚度增大单调增大；侧向力随带束层偏移量变化具有方向性，其绝对值单调改变；径向力及侧向力基本不受带束层局部密度变化的影响。